家庭环境监测与空气质量管理 · 课程目录

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01

课程导论：家庭空气质量

为什么关注空气质量？课程目标与路径，软硬件清单。

02

传感器基础

温湿度、PM2.5、CO2、TVOC传感器工作原理简介。

03

硬件选型与搭建

ESP32/Arduino选型，SHT30、PMS5003、MH-Z19B，面包板接线。

04

开发环境配置

Arduino IDE、ESP32板级包、CH340驱动、串口调试。

05

第一个程序：点亮LED

GPIO基础，数字输出，Blink例程，代码上传验证。

06

读取温湿度传感器

I2C协议，SHT30库，读取温湿度并打印串口。

07

读取PM2.5传感器

UART协议，PMS5003数据帧解析，PM1.0/2.5/10。

08

读取CO₂传感器

PWM/UART模式，MH-Z19B库，读取CO₂浓度。

09

读取TVOC传感器

I2C/模拟输出，CCS811库，eCO₂与TVOC值。

10

多传感器数据融合

轮询调度，统一采集函数，时间戳标记。

11

数据本地显示 · OLED

SSD1306驱动，显示温湿度、PM2.5、CO₂。

12

数据存储到SD卡

SD卡初始化，CSV格式，定时写入数据。

13

Wi-Fi连接与网络基础

ESP32 Wi-Fi库，连接路由器，IP地址，网络监测。

14

搭建本地Web服务器

WebServer库，HTTP GET接口，返回JSON数据。

15

实时数据可视化(网页)

HTML+ECharts仪表盘，Ajax轮询，折线图。

16

MQTT协议入门

发布/订阅，Mosquitto Broker，ESP32 MQTT客户端。

17

数据上云 · 阿里云IoT

创建产品设备，设备认证，属性上报，日志。

18

数据上云 · Home Assistant

HA安装，MQTT集成，创建传感器实体。

19

远程告警系统

阈值设定，钉钉/Server酱推送，微信告警。

20

本地自动化控制

继电器，CO₂自动排气扇，湿度加湿器。

21

低功耗设计

深度睡眠，定时唤醒，电池供电，功耗优化。

22

数据校准与滤波

滑动平均/中值滤波，零点校准，温湿度补偿。

23

固件OTA升级

Arduino OTA，Web上传固件，远程升级安全。

24

多节点组网 · ESP-NOW

一对多通信，数据汇聚节点设计。

25

空气质量指数(AQI)计算

AQI算法，六项分指数，代码实现。

26

历史数据分析 · Python

Pandas读取CSV，Matplotlib趋势图，相关性。

27

机器学习预测空气质量

Scikit-learn线性回归，预测PM2.5，模型部署。

28

项目实战：环境监测站

硬件集成，外壳设计，全功能固件编写。

29

项目实战：部署与测试

现场安装，长期稳定性，数据准确性验证。

30

课程总结与展望

项目回顾，FAQ，进阶方向(甲醛/负离子)。